Sichere und nachhaltige kunststoffbasierte Batteriegehäuse; Methodenentwicklung zur virtuellen Auslegung gegen Folgen des thermischen Durchgehens, Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen

Description: Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Farasis fokussiert sich auf die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Darstellung aller am thermischen Durchgehen beteiligten und relevanten Ereignisse innerhalb des Batteriemoduls. Hieraus werden Ersatzquellterme, die als Eingangsbedingung weiterführender Simulationsmodelle dienen, abgeleitet. Darüber hinaus unterstützt Farasis unteranderem bei der Entwicklung und Auslegung geeigneter Schutzmaßnahmen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Kunststoff ? Batterie ? Gasförmiger Stoff ? CO2-Minderung ? Elektrofahrzeug ? Modellversuch ? Schutzmaßnahme ? Simulationsmodell ? Stand der Technik ? Ökodesign ? Elektromobilität ? Partikel ? Wohnen ? Metallischer Werkstoff ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Farasis Energy Europe GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-07-01 - 2026-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development and validation of simulation models
  Description: Until now, the safety of battery housing systems against thermal runaway and propagation has essentially been verified by time-consuming and costly iterative experiments during the product development phase. According to the current state of the art, metallic materials are predominantly used for battery housings. Concepts for lighter and more sustainable battery housings made of plastics are available, but proving their safety is very complex and expensive. Greater integration of simulation methods is expected to significantly improve the development process. The goal in the future is to ensure the safety of plastic-based battery housings at lower costs and development times. This would result in CO2 savings both in the production of the housings and in the operation of electric vehicles. The SiKuBa project focuses on the development and validation of simulation models for the design of safe plastic battery housings under thermal runaway conditions. The formation and propagation of hazardous gas and particle flows as well as their interaction with structural elements are analyzed experimentally and transferred into flow and structural-mechanical simulation models. The models open up an efficient possibility to virtually investigate novel concepts for slowing down and suppressing propagation. The thus possible use of safe and sustainable plastic-based housing solutions can thereby make a significant contribution to the acceptance of electromobility. Farasis focuses on the development of a simulation model to represent all events within the battery module that are involved and relevant in the thermal runaway. From this, equivalent source terms, which serve as input conditions for further simulation models, are derived. Furthermore, Farasis supports the development and design of suitable protective measures. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124642

Status

Aktiv

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